摘要：针对混合磁悬浮洁净传送装置无法兼顾零功率和抗偏载悬浮的问题,提出一种磁铁可动式混合磁悬浮系统,并设计了其零功率抗偏载控制策略。该系统中一个磁极固定,其他两个磁铁可绕悬浮圆盘中心轴线转动,通过调节气隙长度和磁铁转动角度克服偏载引起的扰动力和扰动力矩,从而实现零稳态电流和抗偏载悬浮。首先建立系统的线性变参数模型,分析该系统实现零功率水平悬浮需要满足的条件。零功率抗偏载控制策略在比例-微分控制器中引入电流和气隙偏差的积分反馈,并应用质心观测器反求磁体转动角度,求解方法分别采用雅可比逆变换解析求解和查表法内插取值两种方法。试验结果表明,该系统能够在偏载条件下保持零功率水平悬浮,应用雅可比的连续控制策略具有更好的纠偏特性,稳态时电流波动范围小。

摘要：针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器所产生的电磁力进行仿真分析,通过设计传统PID控制系统及模糊PID控制系统对磁悬浮驱动器的控制效果进行仿真与实验验证。结果表明,该磁悬浮驱动器具有较好的跟随特性和快速的响应速度及符合要求的电磁力,满足微细电火花加工要求。

摘要：代替透析膜的持续离心分离新方法提高了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注.但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高转速等优点,研发了一种应用于人工肾脏泵的结构紧凑且节能的单自由度控制型磁悬浮轴承.利用有限元分析软件进行仿真,探索径向被动控制部分和轴向主动控制部分的设计参数,并对总体进行仿真验证,进而对磁悬浮轴承进行结构性能评估.结果表明:仿真与实验的径向位移刚度系数分别为47.432 N/mm和49.531 N/mm,轴向电流刚度系数分别为0.144 N/AT和0.135 N/AT,轴向位移刚度系数为223.071 N/mm,满足该磁悬浮轴承的五自由度稳定悬浮要求;所设计的磁悬浮轴承简化了系统结构,减小了控制难度以及降低了系统功耗.

摘要：设计了一种可以测试2min原地高抬腿和30s坐站动作的可穿戴集成系统。检测方法采用改进的自适应峰值计次算法,该算法根据测试者做高抬腿和坐站动作时的周期性加速度,确定加速度阈值,再结合计次频率实现不同动作下的自适应计数。测试结果表明:该算法能够自动识别并去除不标准动作,计次准确率基本满足体质检测的要求。

摘要：基于永磁弹簧、滑轮组和类行星轮系结构提出了一种新型的绳索驱动变刚度机器人肘关节。阐述了关节中应用的原理和样机整体结构设计。利用模型间静力学关系和雅可比矩阵推导得到关节的刚度模型,并给出了关节刚度随磁弹簧刚度和关节位置变化规律。以变刚度关节的动力学模型为基础,设计了变刚度肘关节的刚度与位置解耦控制器。通过变刚度关节的刚度和位置解耦验证实验,验证了解耦控制器的准确性。通过轨迹跟踪实验,给出了关节刚度变化对关节位置控制的影响规律。本文提出的绳驱变刚度肘关节具有更轻的质量与结构,较好的刚度变化性能与运动精度。

摘要：为改善车辆电磁主动悬架功率过大的问题,提出一种考虑能耗的改进线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制策略.首先,介绍电磁主动悬架的结构,由等效磁路法得出直线电机的推力模型,再建立电磁主动悬架的动力学模型;其次,在传统的LQR加权系数优化模型基础上提出增加有关能耗的约束条件,设计了一种改进LQR控制策略;最后,使用MATLAB/Simulink进行仿真,通过主动力大小进行控制器正确性的验证,并对比分析随机路面下的能耗与动力学效果.结果表明:改进LQR控制策略的主动力大小符合优化时约束的概率最低为99.89%;改进LQR控制策略与原LQR控制策略相比,功率均方根降低80.29%,悬架动行程均方根没有明显差别,轮胎动变形均方根优于原LQR控制策略约5%,车身垂向加速度降幅最低仍能达到原LQR控制策略的50%.

摘要：针对现有功率车在测试训练过程中由于踩踏速度的变化无法维持功率恒定的问题,设计了一种新型磁阻发生装置。首先,基于永磁同步电机的原理对磁阻装置基本结构进行设计,通过功率车的整体结构确定装置的基本结构尺寸,结合测试时所需的最大功率确定电磁负荷,选择永磁体,再进行定转子的结构尺寸以及绕组连接形式设计,并确定径向气隙参数,最后,分析了系统恒功率控制原理,并通过模糊PID控制与迭代学习控制(ILC)对系统恒功率控制效果进行了仿真与实验。结果表明,新型磁阻式功率车在踩踏速度在60(±10) r/min的范围内变化时,功率误差控制在±5 W以内,可以接受。采用新型磁阻发生装置的功率车提高了恒功率控制效果,验证了其在维持恒功率方面的先进性。

摘要：为解决低频隔振领域存在的低固有频率和高承载力之间的矛盾,设计了一种新型高静-低动刚度磁弹簧元件.首先,基于电磁场理论和分子电流法建立磁弹簧的弹簧力和刚度模型;其次,建立系统的动力学模型,同时分析线圈通入不同电流时对位移传递率的影响,并与等效线性弹簧进行比较;最后,研制实验样机并进行实验研究.仿真与实验结果表明:磁弹簧气隙-刚度曲线呈先平缓后急剧的非线性关系,具有明显的高静-低动刚度特性;其刚度与电流近似线性关系,磁弹簧可通过改变电流实现较大范围的刚度调整,且刚度响应迅速;在未通入电流时,相对于等效线性弹簧,起始隔振频率和传递率峰值降低26%,在通入负向额定电流时,起始隔振频率和传递率峰值降低了41%.

摘要：针对各悬浮单元磁力特性差异导致的倾斜问题,设计一种用于无接触传送的永磁悬浮平台,提出了具有气隙偏差积分反馈的分散式串级控制方法.首先,分析了悬浮平台的动力学模型与平衡条件,获得各悬浮单元气隙与平台三自由度之间的变换关系;其次,根据悬浮单元系统特点设计了双闭环串级控制系统,外环是以气隙为被控对象的主调节回路,内环是以转角为被控对象的随动回路,并引入气隙偏差进行积分反馈;最后,通过悬浮实验进行验证.结果表明:引入积分反馈后,起浮后各磁悬浮单元气隙一致,向不同位置施加0.1 kg重物,各悬浮单元气隙同步增大0.12 mm;悬浮平台能够通过调节内环转角弥补磁力特性差异并实现偏载下水平悬浮,但系统的调节时间比无积分反馈的分散串级控制系统增加约1.4倍.

摘要：永磁悬浮技术利用磁体与磁体或铁磁体之间力的作用实现无接触支撑,具有无摩擦、低能耗等显著特点。随着稀土永磁材料的发展,具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积的永磁体大幅提高了系统的承载性能,国内外学者相继开展了永磁悬浮技术的研究工作。我国的稀土储量居世界首位,发展永磁悬浮技术具有天然优势和重要意义。首先,明晰了永磁悬浮技术的机理和特点;其次,系统性回顾了永磁被动悬浮和永磁主动悬浮技术的发展历史,并重点阐述了气隙调节式、磁阻调制式、磁源调整式三种永磁主动悬浮系统的磁路结构、悬浮特性及研究现状;再次,分析了磁路设计与优化、磁力精确建模、系统性能与控制方法等技术难点,并提出相应的解决策略;最后,展望了永磁悬浮技术在重力补偿器、轻载微型轴承、低频隔振等领域的未来应用前景及发展趋势。